我校應用物理與材料學院以王付鑫博士、鄭得洲博士為核心成員的水系儲能材料團隊報道了一種碳缺陷誘導策略實現可逆銻負極并成功應用于水系堿性電池，相關成果發表于國際頂級材料期刊《先進材料(AdvancedMaterials)》（TOP1區，影響因子30.8）--Intrinsic carbon defects induced reversible antimony chemistry for high-energy aqueous alkaline batteries，我校王付鑫博士為論文第一作者，盧錫洪教授為通訊作者，五邑大學為第一完成單位。
成果簡介：
水系堿性電池（AABs）由于其高能量和高功率密度、良好的安全性和易操作性等特點，被廣泛應用到儲能領域。然而，目前大多數研究主要集中在正極材料上，并取得了一些進展，但負極的容量低和循環壽命短的問題嚴重地限制了它們的應用。銻（Sb）被認為是一種有吸引力的負極材料，但由于SbO2-的動力學行為受阻和成核不可控，它仍然存在容量低和穩定性差的問題。
因此，我校以王付鑫博士、鄭得洲博士為核心成員的課題組在中山大學盧錫洪教授指導下設計了一種全新富缺陷碳骨架(D-CS)，實現了在實際容量水平和高放電深度(DOD)下具有超長循環穩定性的高度可逆的Sb負極。豐富的本征碳缺陷可以有效地形成正電荷中心，從而削弱SbO2-與電極表面之間的靜電排斥，促進快速離子動力學并提供大量可控的成核位點。此外，D-CS的均勻電場分布可誘導Sb金屬的可控電鍍和剝離，從而有效提高其電化學可逆性并抑制不良反應。最終，團隊研制出Sb/D-CS電極實現了超過500小時的長循環壽命，容量為2 mAh cm-2。在此基礎上，采用Sb/D-CS負極的Ni//Sb全電池也取得了新的突破，該電池在80 mA cm-2的超高電流密度下，可獲得13.5 mAh cm-2的超高容量和4500次的循環穩定性。我們相信這項工作為開發新型的水系堿性負極材料提供了一條極具創新的可借鑒的新途徑。
圖1.銻負極沉積示意圖(a) Sb在CS電極上的聚集和不均勻生長，(b) Sb在D-CS電極上的均勻成核和橫向生長。
團隊介紹：
應用物理與材料學院材料科學與工程新能源材料與器件學科方向現有博士20余人，逐漸形成一支結構合理、素質良好、充滿活力和發展后勁強的教學科研人才隊伍，在新型電池（鋰、鈉、鉀、鋅離子電池）、超級電容器、燃料電池等新能源材料領域有較高的科研學術水平。近三年來，新能源學科方向成員獲批國家自然科學基金9項、廣東省自然科學基金10項、廣東省教育廳項目12項，在鉀離子電池、鋅空電池、界面電化學機理、鋰電池電解質等多個新能源領域取得了一系列研究成果，迄今以五邑大學為第一單位，在AdvancedMaterials、Nanoscale、EnergyStorage Materials等重要期刊上發表論文100余篇。本次成果是我院新能源材料與器件學科方向科研隊伍的第三篇Adv. Mater.，體現出我院高素質科研人才隊伍的快速成長和團隊科研水平的不斷提高！其中，水系儲能材料團隊于2019年由我校徐維教授、鄭得洲博士、王付鑫博士為核心成員組建而成，在中山大學盧錫洪教授指導下，開展一系列水系儲能材料的研發應用，如水系鋅離子電池、超級電容器、水系鎳基電池、銻負極等新型儲能材料及器件，并取得一定的成果進展，在Adv.Mater.、J. Mater. Chem. A、Chemi.Eng.J.等國際刊物上發表論文十余篇。
（文/圖 應用物理與材料學院）
